專題17 熱學（講義）（解析版）-2025年高考物理二輪復習講練測（新高考用）

2/35專題17熱學目錄0TOC\o"1-3"\h\u1考情透視·目標導航 302知識導圖·思維引航 403核心精講·題型突破 5題型一分子動理論固體和液體 5【核心精講】 5一、分子動理論 5二、固體和液體 6【真題研析】 7【命題預測】 8考向一分子動理論 8考向二固體和液體 9題型二氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程 10【核心精講】 10一、氣體實驗定律與理想氣體狀態(tài)方程 10二、處理氣缸類問題的思路 11三、處理管類問題的思路 11四、處理變質(zhì)量類問題的思路 11【真題研析】 12【命題預測】 13考向一有關理想氣體的氣缸類問題 13考向二有關理想氣體的管類問題 15考向三有關理想氣體的變質(zhì)量類問題 16題型三熱力學定律與氣體狀態(tài)變化的綜合 18【核心精講】 18一、理想氣體的常見圖像 18二、熱力學定律 18【真題研析】 19【命題預測】 20考向一熱力學定律和圖像相結合的問題 20考向二熱力學定律與氣體實驗定律相結合的問題 22 命題統(tǒng)計命題要點2024年2023年2022年熱考角度分子動理論固體和液體2023北京卷T12023海南卷T52022江蘇卷T6氣體實驗定律2024江蘇卷T132024全國甲卷T52024湖南卷T132024山東卷T162024江西卷T132024廣西卷T142024廣東卷T132023重慶卷T42023湖北卷T132023遼寧卷T52023海南卷T162023湖南卷T132023全國乙卷T142022重慶卷T162022廣東卷T162022河北卷T162022湖南卷T162022山東卷T15熱力學定律2024重慶卷T32024浙江卷T192024海南卷T112024北京卷T32024河北卷T92024湖北卷T132023河北卷T132023廣東卷T132023天津卷T22023浙江卷T202023全國理綜卷T82022天津卷T62022福建卷T102022重慶卷T152022北京卷T32022江蘇卷T7命題規(guī)律從近三年高考試題來看，試題以選擇題和計算題為主，其中氣體實驗定律和熱力學定律的考查非常頻繁，分子動理論、固體和液體這兩部分內(nèi)容考查頻率不是太高?？枷蝾A測預計在2025年高考中，還會以選擇題和計算題的形式重點考查氣體實驗定律和熱力學定律，可能結合圖像、生活中的場景和前沿科技進行考查。命題情景多以典型的圖像、生產(chǎn)生活和科技與氣體有關的為命題背景常用方法平衡法、牛頓第二定律、整體和隔離法熱學分子動理論氣體實驗定律玻意耳定律：查理定律：物質(zhì)是由大量分子組成分子永不停息的無規(guī)則運動分子間相互作用固體液體熱力學定律固體：晶體與非晶體液體：表面張力蓋呂薩克定律：熱力學第一定律：熱學分子動理論氣體實驗定律玻意耳定律：查理定律：物質(zhì)是由大量分子組成分子永不停息的無規(guī)則運動分子間相互作用固體液體熱力學定律固體：晶體與非晶體液體：表面張力蓋呂薩克定律：熱力學第一定律：?U=Q+W熱力學第二定律：開爾文表述；克勞修斯表述理想氣體狀態(tài)方程：題型一分子動理論固體和液體一、分子動理論1.兩種分子模型物質(zhì)有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種情況,不同物態(tài)下應將分子看成不同的模型。(1)固體、液體分子一個一個緊密排列,可將分子看成球形或立方體形,如圖所示,分子間距等于小球的直徑或立方體的棱長,所以d=36Vπ(球體模型)或(2)氣體分子不是一個一個緊密排列的,它們之間的距離很大,所以氣體分子的大小不等于分子所占有的平均空間,如圖所示,此時每個分子占有的空間視為棱長為d的立方體,所以d=3V提醒:對于氣體,利用d=3V2.微觀量與宏觀量間的關系微觀量:分子體積V0、分子直徑d、分子質(zhì)量m0。宏觀量:物體的體積V、摩爾體積Vm、物體的質(zhì)量m、摩爾質(zhì)量M、物體的密度ρ。(1)分子的質(zhì)量:m0=MN(2)分子的體積:V0=Vm(3)物體所含的分子數(shù):N=VVm·NA=mρVm·NA或N=mM·NA3.擴散現(xiàn)象、布朗運動與熱運動的比較現(xiàn)象擴散現(xiàn)象布朗運動熱運動活動主體分子固體微小顆粒分子區(qū)別是分子的運動,發(fā)生在任何兩種物質(zhì)之間是比分子大得多的顆粒的運動,只能在液體、氣體中發(fā)生是分子的運動,不能通過光學顯微鏡直接觀察到共同點(1)都是無規(guī)則運動;(2)都隨溫度的升高而更加激烈聯(lián)系擴散現(xiàn)象、布朗運動都反映了分子做無規(guī)則的熱運動4.氣體分子的速率分布氣體分子的速率呈“中間多、兩頭少”分布。4.分子力和分子勢能分子力變化分子勢能變化①分子斥力、引力同時存在；②當r>r0時，r增大，斥力引力都減小，斥力減小更快，分子力變現(xiàn)為引力；③當r<r0當，r減小，斥力引力都增加，斥力增加更快，分子力變現(xiàn)為斥力；④當r=r0時，斥力等于引力，分子力為零。①當r=r0時，分子勢能最?。虎诋攔>r0時，r逐漸減小，分子勢能逐漸減??；③當r<r0當，r逐漸減小，分子勢能逐漸增加。二、固體和液體1.晶體與非晶體的對比分類比較晶體非晶體單晶體多晶體外形規(guī)則不規(guī)則不規(guī)則熔點確定確定不確定物理性質(zhì)各向異性各向同性各向同性原子排列規(guī)則多晶體的每個晶體間排列不規(guī)則不規(guī)則典型物質(zhì)石英、云母、食鹽、硫酸銅玻璃、蜂蠟、松香2.液體表面張力的理解形成原因表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大,分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力表面特性表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力,使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜表面張力的方向和液面相切,垂直于液面上的各條分界線表面張力的效果表面張力使液體表面具有收縮趨勢,使液體表面積趨于最小,而在體積相同的條件下,球形的表面積最小典型現(xiàn)象球形液滴、肥皂泡、漣波、毛細現(xiàn)象、浸潤和不浸潤1．（2023·海南·高考真題）下列關于分子力和分子勢能的說法正確的是（

）

A．分子間距離大于r0時，分子間表現(xiàn)為斥力B．分子從無限遠靠近到距離r0處過程中分子勢能變大C．分子勢能在r0處最小D．分子間距離小于r0且減小時，分子勢能在減小【答案】C【詳解】分子間距離大于r0，分子間表現(xiàn)為引力，分子從無限遠靠近到距離r0處過程中，引力做正功，分子勢能減小，則在r0處分子勢能最??；繼續(xù)減小距離，分子間表現(xiàn)為斥力，分子力做負功，分子勢能增大。故選C?！炯记牲c撥】（1）根據(jù)分子力大小隨距離變化的特點做出判斷；（2）分子力做正功分子勢能減小，反之，增大。2．（2022·江蘇·高考真題）自主學習活動中，同學們對密閉容器中的氫氣性質(zhì)進行討論，下列說法中正確的是（）A．體積增大時，氫氣分子的密集程度保持不變B．壓強增大是因為氫氣分子之間斥力增大C．因為氫氣分子很小，所以氫氣在任何情況下均可看成理想氣體D．溫度變化時，氫氣分子速率分布中各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比會變化【答案】D【詳解】A．密閉容器中的氫氣質(zhì)量不變，分子個數(shù)不變，根據(jù)n=可知當體積增大時，單位體積內(nèi)分子個數(shù)變少，分子的密集程度變小，故A錯誤；B．氣體壓強產(chǎn)生的原因是大量氣體分子對容器壁的持續(xù)的、無規(guī)則撞擊產(chǎn)生的；壓強增大并不是因為分子間斥力增大，故B錯誤；C．普通氣體在溫度不太低，壓強不太大的情況下才能看作理想氣體，故C錯誤；D．溫度是氣體分子平均動能的標志，大量氣體分子的速率呈現(xiàn)“中間多，兩邊少”的規(guī)律，溫度變化時，大量分子的平均速率會變化，即分子速率分布中各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比會變化，故D正確。故選D?！炯记牲c撥】（1）氣體壓強產(chǎn)生的原因是大量氣體分子對容器壁的持續(xù)的、無規(guī)則撞擊產(chǎn)生的；（2）大量氣體分子的速率呈現(xiàn)“中間多，兩邊少”的規(guī)律?？枷蛞环肿觿永碚?．（2024·北京朝陽·二模）分子勢能Ep隨分子間距離r變化的圖像如圖所示。下列說法正確的是（）A．r1處分子間表現(xiàn)為引力B．r2處分子間表現(xiàn)為斥力C．r1<r<rD．分子間距離足夠大時分子勢能最小【答案】C【詳解】ABD．分子勢能為標量，在r=r2時，分子勢能最小，則r2為平衡位置，分子力為零，由圖可知r1處分子間表現(xiàn)為斥力。故ABD錯誤；C．由圖可知r1<r<r故選C。4．（2024·黑龍江齊齊哈爾·三模）茶道文化起源于中國，是一種以茶修身的生活方式。東坡有詩云“一勺勵清心，酌水誰含出世想?！毕铝嘘P于泡茶中的物理現(xiàn)象的說法錯誤的是（

）A．泡茶時，開水比冷水能快速泡出茶香，是因為溫度越高分子熱運動越劇烈B．放入茶葉后，水的顏色由淺變深，是擴散現(xiàn)象C．泡茶過程中灑漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收，說明茶水與茶托間是浸潤的D．打碎的茶杯不能拼接復原，說明分子間不存在作用力【答案】D【詳解】A．泡茶時，開水比冷水能快速泡出茶香，是因為溫度越高分子熱運動越劇烈，故A正確，不符合題意；B．放入茶葉后，水的顏色由淺變深，是擴散現(xiàn)象，故B正確，不符合題意；C．泡茶過程中灑漏在茶托上的茶水可被茶托快速吸收，說明茶水與茶托間是浸潤的，故C正確，不符合題意；D．打碎的茶杯不能拼接復原，是因為分子間距離太大，分子間作用力可以忽略不計，并不是分子間不存在作用力，故D錯誤，符合題意。故選D。考向二固體和液體5．（2024·浙江溫州·模擬預測）如圖所示，甲、乙是課本上的兩項實驗，甲是探究晶體性質(zhì)的實驗（未畫出加熱工具），乙是薄膜干涉實驗關于這兩項實驗，下列說法正確的是（）A．甲實驗中，左圖的石蠟熔化區(qū)域呈圓形，則呈放石蠟的是玻璃片B．甲實驗中，石蠟溫度上升的過程中，內(nèi)能不變C．乙實驗無論是在地面上還是在太空中，所得的實驗現(xiàn)象一致D．在太空中做乙實驗，所得干涉條紋間距較在地面時更短【答案】A【詳解】A．玻璃是非晶體，具有各向同性，各個方向的傳熱能力相同，因此熔化的石蠟呈圓形，故A正確；B．甲實驗中，石蠟溫度上升的過程中，內(nèi)能增大，故B錯誤；CD．乙實驗在太空中，由于薄膜厚度分布均勻，將不會出現(xiàn)干涉條紋，故CD錯誤。故選A。6．（2024·浙江金華·三模）2022年11月21日中國空間站第三次太空授課中演示了紫色水球從“活躍”到“懶惰”的過程。如圖所示，用注射器向水球噴氣，水球發(fā)生振動。向水球射入一枚質(zhì)量10g的鋼球，鋼球留在水球中，再用注射器以相同方式向水球噴氣，水球振動幅度減小。則（）A．首次噴氣水球振幅較大一定是因為注射器噴氣的頻率與水球的固有頻率相等B．水球振動中不破裂，是因為中心的水對外面的水有萬有引力的作用C．鋼球射入水球而未穿出，是水的表面張力起了作用D．鋼球在水中受到浮力為0.1N【答案】C【詳解】A．根據(jù)動量定理，力的沖量相同的情況下，質(zhì)量小的物體獲得的速度大，振幅也大，故A錯誤；BC．水球振動中不破裂，鋼球射入水球而未穿出，是水的表面張力起了作用，故B錯誤，C正確。D．太空中處于失重狀態(tài)，浮力為0，故D錯誤；故選C。題型二氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程一、氣體實驗定律與理想氣體狀態(tài)方程1.理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律的關系p2.兩個重要的推論（1）查理定律的推論:Δp=p1T（2）蓋-呂薩克定律的推論:ΔV=V1T二、處理氣缸類問題的思路1.弄清題意，確定研究對象。一般研究對象分兩類：一類是熱學研究對象(一定質(zhì)量的理想氣體)；另一類是力學研究對象(汽缸、活塞或某系統(tǒng))。2.分析清楚題目所述的物理過程，對熱學研究對象分析清楚初、末狀態(tài)及狀態(tài)變化過程，依據(jù)氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程列出方程；對力學研究對象要正確地進行受力分析，依據(jù)力學規(guī)律列出方程。3.注意挖掘題目中的隱含條件，如幾何關系、體積關系等，列出輔助方程。4.多個方程聯(lián)立求解。對求解的結果注意分析它們的合理性。三、處理管類問題的思路解答此類問題，關鍵是液柱封閉氣體壓強的計算，求液柱封閉的氣體壓強時，一般以液柱為研究對象分析受力、列平衡方程，要注意：1.液體因重力產(chǎn)生的壓強大小為p＝ρgh(其中h為至液面的豎直高度)；2.不要漏掉大氣壓強，同時又要盡可能平衡掉某些大氣的壓力；3.有時可直接應用連通器原理——連通器內(nèi)靜止的液體，同種液體在同一水平面上各處壓強相等；4.當液體為水銀時，可靈活應用壓強單位“cmHg”等，使計算過程簡捷。四、處理變質(zhì)量類問題的思路分析氣體的變質(zhì)量問題時，可以通過巧妙地選擇合適的研究對象“化變?yōu)槎ā?，即把“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”的氣體問題，然后利用氣體實驗定律或理想氣體狀態(tài)方程求解。1.充氣問題：在充氣時，將充進容器內(nèi)的氣體和容器內(nèi)的原有氣體為研究對象時，這些氣體的質(zhì)量是不變的。這樣，可將“變質(zhì)量”的問題轉(zhuǎn)化成“定質(zhì)量”問題。2.抽氣問題：在對容器抽氣的過程中，對每一次抽氣而言，氣體質(zhì)量發(fā)生變化，解決該類變質(zhì)量問題的方法與充氣問題類似：假設把每次抽出的氣體包含在氣體變化的始末狀態(tài)中，即用等效法把“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”的問題。3.灌氣問題：將一個大容器里的氣體分裝到多個小容器中的問題也是變質(zhì)量問題，分析這類問題時，可以把大容器中的氣體和多個小容器中的氣體作為一個整體來進行研究，即可將“變質(zhì)量”問題轉(zhuǎn)化為“定質(zhì)量”問題。4.漏氣問題：容器漏氣過程中氣體的質(zhì)量不斷發(fā)生變化，屬于變質(zhì)量問題，如果選容器內(nèi)剩余氣體和漏掉的氣體為研究對象，便可使“變質(zhì)量”轉(zhuǎn)化成“定質(zhì)量”問題。5.也可以利用pV＝nRT來處理有關變質(zhì)量問題。7．（2024·海南·高考真題）用鋁制易拉罐制作溫度計，一透明薄吸管里有一段油柱（長度不計）粗細均勻，吸管與罐密封性良好，罐內(nèi)氣體可視為理想氣體，已知罐體積為330cm3，薄吸管底面積A．若在吸管上標注等差溫度值，則刻度左密右疏B．該裝置所測溫度不高于31.5℃C．該裝置所測溫度不低于23.5℃D．其他條件不變，緩慢把吸管拉出來一點，則油柱離罐口距離增大【答案】B【詳解】A．由蓋—呂薩克定律得V1T1=V2T其中V1=V0BC．當x=20cm時，該裝置所測的溫度最高，代入解得tmax=31.5℃故該裝置所測溫度不高于31.5℃，當x=0時，該裝置所測的溫度最低，代入解得tD．其他條件不變，緩慢把吸管拉出來一點，由蓋—呂薩克定律可知，油柱離罐口距離不變，故D錯誤。故選B?！炯记牲c撥】（1）該變化是一個等壓變化，利用蓋呂薩克定律寫出T和x的關系；（2）找出溫度最高和最低x對應的長度。8．（2024·甘肅·高考真題）如圖，剛性容器內(nèi)壁光滑、盛有一定量的氣體，被隔板分成A、B兩部分，隔板與容器右側(cè)用一根輕質(zhì)彈簧相連（忽略隔板厚度和彈簧體積）。容器橫截面積為S、長為2l。開始時系統(tǒng)處于平衡態(tài)，A、B體積均為Sl，壓強均為p0，彈簧為原長?，F(xiàn)將B中氣體抽出一半，B的體積變?yōu)樵瓉淼?（1）抽氣之后A、B的壓強pA（2）彈簧的勁度系數(shù)k。【答案】（1）pA=45【詳解】（1）設抽氣前兩體積為V=SL，對氣體A分析：抽氣后VA=2V?34V=54SL根據(jù)玻意耳定律得p（2）由題意可知，彈簧的壓縮量為l4，對活塞受力分析有pAS=p【技巧點撥】（1）對兩部分氣體分別列玻意耳定律方程；（2）對活塞列平衡方程，求彈簧勁度系數(shù)?？枷蛞挥嘘P理想氣體的氣缸類問題9．（2024·廣東·高考真題）差壓閥可控制氣體進行單向流動，廣泛應用于減震系統(tǒng)。如圖所示，A、B兩個導熱良好的氣缸通過差壓閥連接，A內(nèi)輕質(zhì)活塞的上方與大氣連通，B內(nèi)氣體體積不變。當A內(nèi)氣體壓強減去B內(nèi)氣體壓強大于Δp時差壓閥打開，A內(nèi)氣體緩慢進入B中；當該差值小于或等于Δp時差壓閥關閉。當環(huán)境溫度T1=300K時，A內(nèi)氣體體積VA1=4.0×10?2m3，B內(nèi)氣體壓強pB1（1）求B內(nèi)氣體壓強pB2（2）求A內(nèi)氣體體積VA2（3）在活塞上緩慢倒入鐵砂，若B內(nèi)氣體壓強回到p0并保持不變，求已倒入鐵砂的質(zhì)量m【答案】（1）0.9×105Pa；（2）【詳解】（1、2）假設溫度降低到T2時，差壓閥沒有打開，A、B兩個氣缸導熱良好，B內(nèi)氣體做等容變化，初態(tài)pB1=p0，T1=300K末態(tài)T2=270K根據(jù)pB1T1=p（3）恰好穩(wěn)定時，A內(nèi)氣體壓強為p′A=p0+10．（2024·寧夏四川·高考真題）如圖，一豎直放置的汽缸內(nèi)密封有一定量的氣體，一不計厚度的輕質(zhì)活塞可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動，移動范圍被限制在卡銷a、b之間，b與汽缸底部的距離bc=10ab，活塞的面積為1.0×10?2m2。初始時，活塞在卡銷a處，汽缸內(nèi)氣體的壓強、溫度與活塞外大氣的壓強、溫度相同，分別為1.0×10（1）求外力增加到200N時，卡銷b對活塞支持力的大小；（2）再將汽缸內(nèi)氣體加熱使氣體溫度緩慢升高，求當活塞剛好能離開卡銷b時氣體的溫度。【答案】（1）100N；（2）327K【詳解】（1）活塞從位置a到b過程中，氣體做等溫變化，初態(tài)p1=1.0×105Pa、V1=S?11ab末態(tài)p2=?、V（2）將汽缸內(nèi)氣體加熱使氣體溫度緩慢升高，當活塞剛好能離開卡銷b時，氣體做等容變化，初態(tài)p2=1.1×105Pa，T2=300K末態(tài)，對活塞根據(jù)平衡條件p考向二有關理想氣體的管類問題11．（2023·河北·高考真題）如圖，某實驗小組為測量一個葫蘆的容積，在葫蘆開口處豎直插入一根兩端開口、內(nèi)部橫截面積為0.1cm2的均勻透明長塑料管，密封好接口，用氮氣排空內(nèi)部氣體，并用一小段水柱封閉氮氣。外界溫度為300K時，氣柱長度l為10cm；當外界溫度緩慢升高到310K（1）求溫度變化過程中氮氣對外界做的功；（2）求葫蘆的容積；（3）試估算被封閉氮氣分子的個數(shù)（保留2位有效數(shù)字）。已知1mol氮氣在1.0×105Pa、273K狀態(tài)下的體積約為【答案】（1）0.4J；（2）119cm【詳解】（1）由于水柱的長度不計，故封閉氣體的壓強始終等于大氣壓強。設大氣壓強為p0，塑料管的橫截面積為S，初、末態(tài)氣柱的長度分別為l1、l2，氣體對外做的功為（2）設葫蘆的容積為V，封閉氣體的初、末態(tài)溫度分別為T1、T2，體積分別為V1、V2（3）設在1.0×105Pa、273K狀態(tài)下，1mol氮氣的體積為V0、溫度為T0，封閉氣體的體積為V312．（2025·陜西寶雞·一模）如圖所示，均勻薄壁U形玻璃管，左管上端封閉，右管上端開口且足夠長，管內(nèi)裝有一定量的某種液體。右管內(nèi)有一輕活塞，與管壁間無摩擦且不漏氣?；钊c管內(nèi)液體在左、右管內(nèi)密封了兩段空氣柱（可視為理想氣體）。當溫度為T0時，左、右管內(nèi)液面等高，兩管內(nèi)空氣柱長度均為L。已知大氣壓強為P0，玻璃管橫截面積為S，不計輕活塞重力?，F(xiàn)將左右兩管理想氣體緩慢升高相同的溫度，使兩管液面高度差為L，左管壓強變?yōu)樵瓉淼?.2倍。求：(1)理想氣體溫度升高到多少時兩管液面高度差為L？(2)溫度升高過程中，右管內(nèi)的輕活塞上升的距離為多少？【答案】(1)T=1.8T0(2)1.3L【詳解】（1）當兩管液面高度差為L時左管液柱下降Δx，右管液柱上升Δx，設此時溫度為2Δx=L解得Δx=L2對左管封閉氣體，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有P（2）升溫過程中，右管封閉氣體壓強不變，設末狀態(tài)時右管中封閉氣體長度為L′，則有SLT0=考向三有關理想氣體的變質(zhì)量類問題13．（2024·廣東·模擬預測）如圖，豎直放置的內(nèi)壁光滑且導熱良好的圓柱體儲氣罐上、下封閉，上面帶有一單向的限壓閥，儲氣罐的高為H，橫截面積為S，距離底部45H的地方有一圈卡槽，卡槽上放有一質(zhì)量m=p0Sg的活塞將罐內(nèi)空間分為上、下兩部分，當上部分氣體的壓強大于4p0時，頂部的限壓閥就會被頂開，金屬孔蓋與外部預警電路（圖中未畫出）連通發(fā)出預警，當上部分氣體壓強小于等于4p(1)求此時儲氣罐下部分的氣體壓強；(2)若繼續(xù)往儲氣罐下部分充入相同氣體，預警器恰好未報警，求穩(wěn)定時活塞上移的距離；(3)在第（2）問的條件下，求第二次充入氣體的質(zhì)量與第一次充入氣體的質(zhì)量之比?！敬鸢浮?1)2p0(2)3【詳解】（1）活塞恰好沒動時，卡槽對活塞的作用力為0，設下部分氣體的壓強為p1，對活塞進行受力分析，有p1（2）預警器恰好未報警時，上部分氣體壓強為4p0，設此時活塞距儲氣罐頂端的高度為H′，對上部分氣體，由玻意耳定律有p0?（3）下部分氣體的壓強p2=4p0+mgS=5p0穩(wěn)定時下部分氣體的體積V=14．（2024·陜西西安·三模）胎壓指的是輪胎內(nèi)部空氣的壓強，胎壓的高低對汽車的性能和動力有著至關重要的作用，過高和過低都會縮短輪胎的使用壽命。絕大多數(shù)小轎車的輪胎胎壓在230~250kPa之間為正常范圍。已知輪胎內(nèi)原有空氣的壓強為p=240kPa，胎內(nèi)空氣溫度t=27℃，體積為V=20L。由于長時間行駛，胎內(nèi)空氣溫度t1=77℃，胎內(nèi)空氣體積變成V1=21L。胎內(nèi)氣體均可視為理想氣體。（1）通過計算說明此時胎壓是否正常？（2）若胎壓不正常，則需要放出部分空氣，已知放出氣體后胎壓為p2=250kPa，胎內(nèi)空氣溫度為t2=57°，胎內(nèi)空氣體積變成V'=20.5L，求放出氣體的質(zhì)量與胎內(nèi)原來氣體質(zhì)量的比值。（保留小數(shù)點后兩位）【答案】（1）不正常；（2）0.03【詳解】（1）根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有pVt+273=p（2）根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有p1V1題型三熱力學定律與氣體狀態(tài)變化的綜合理想氣體的常見圖像1．一定質(zhì)量的氣體不同圖像的比較類別特點(其中C為常量)舉例p-VpV＝CT，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠p-eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高p-Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小V-TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強越小[注意]上表中各個常量“C”意義有所不同?？梢愿鶕?jù)pV＝nRT確定各個常量“C”的意義。2．氣體狀態(tài)變化圖像的分析方法(1)明確點、線的物理意義：求解氣體狀態(tài)變化的圖像問題，應當明確圖像上的點表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個平衡狀態(tài)，它對應著三個狀態(tài)參量；圖像上的某一條直線段或曲線段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個過程。(2)明確圖像斜率的物理意義：在V-T圖像(p-T圖像)中，比較兩個狀態(tài)的壓強(或體積)大小，可以比較這兩個狀態(tài)到原點連線的斜率的大小，其規(guī)律是：斜率越大，壓強(或體積)越小；斜率越小，壓強(或體積)越大。(3)明確圖像面積物理意義：在p-V圖像中，p-V圖線與V軸所圍面積表示氣體對外界或外界對氣體所做的功。二、熱力學定律1．對熱力學第一定律的理解(1)做功和熱傳遞在改變系統(tǒng)內(nèi)能上是等效的。(2)做功過程是系統(tǒng)與外界之間的其他形式能量與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化。(3)熱傳遞過程是系統(tǒng)與外界之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。2．熱力學第一定律的三種特殊情況(1)若過程是絕熱的，則Q＝0，W＝ΔU，外界對物體做的功等于物體內(nèi)能的增加。(2)若過程中不做功，則W＝0，Q＝ΔU，物體吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加。(3)若過程的始、末狀態(tài)物體的內(nèi)能不變，則W＋Q＝0，即物體吸收的熱量全部用來對外做功，或外界對物體做的功等于物體放出的熱量。3．公式ΔU＝W＋Q中符號法則的理解物理量WQΔU＋外界對物體做功物體吸收熱量內(nèi)能增加－物體對外界做功物體放出熱量內(nèi)能減少3.熱力學第二定律的含義(1)“自發(fā)地”指明了熱傳遞等熱力學宏觀現(xiàn)象的方向性，不需要借助外界提供能量的幫助。(2)“不產(chǎn)生其他影響”的含義是發(fā)生的熱力學宏觀過程只在本系統(tǒng)內(nèi)完成，對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱力學方面的影響，如吸熱、放熱、做功等。在產(chǎn)生其他影響的條件下內(nèi)能可以全部轉(zhuǎn)化為機械能，如氣體的等溫膨脹過程。15．（2024·山東·高考真題）一定質(zhì)量理想氣體經(jīng)歷如圖所示的循環(huán)過程，a→b過程是等壓過程，b→c過程中氣體與外界無熱量交換，c→a過程是等溫過程。下列說法正確的是（）A．a(chǎn)→b過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對外做功B．b→c過程，氣體對外做功，內(nèi)能增加C．a(chǎn)→b→c過程，氣體從外界吸收的熱量全部用于對外做功D．a(chǎn)→b過程，氣體從外界吸收的熱量等于c→a過程放出的熱量【答案】C【詳解】A．a(chǎn)→b過程壓強不變，是等壓變化且體積增大，氣體對外做功W<0，由蓋-呂薩克定律可知T即內(nèi)能增大，ΔUab>0，根據(jù)熱力學第一定律ΔB．方法一：b→c過程中氣體與外界無熱量交換，即Qbc=0又由氣體體積增大可知Wbc方法二：c→a過程為等溫過程，所以Tc=Ta結合Tb>TC．c→a過程為等溫過程，可知Tc=TD．根據(jù)熱力學第一定律結合上述解析可知：a→b→c→a一整個熱力學循環(huán)過程ΔU=0，整個過程氣體對外做功，因此熱力學第一定律可得ΔU=Qab?Qca?W=0故【技巧點撥】（1）明確每個過程是何種變化，該過程中溫度、體積和壓強如何變化；（2）利用熱力學第一定律判斷功、能、熱量的變化。16．（2024·重慶·高考真題）某救生手環(huán)主要由高壓氣罐密閉。氣囊內(nèi)視為理想氣體。密閉氣囊與人一起上浮的過程中。若氣囊內(nèi)氣體溫度不變，體積增大，則（

）A．外界對氣囊內(nèi)氣體做正功 B．氣囊內(nèi)氣體壓強增大C．氣囊內(nèi)氣體內(nèi)能增大 D．氣囊內(nèi)氣體從外界吸熱【答案】D【詳解】AB．氣囊上浮過程，密閉氣體溫度不變，由玻意耳定律pV=C可知，體積變大，則壓強變小，氣體對外做功，故AB錯誤；CD．氣體溫度不變，內(nèi)能不變，氣體對外做功，W<0，由熱力學第一定律ΔU=Q＋W則Q>0，需要從外界吸熱，故C錯誤，D正確。故選D。【技巧點撥】（1）根據(jù)玻意耳定律明確體積、壓強的變化；（2）根據(jù)熱力學第一定律判斷功、能、熱量的變化。考向一熱力學定律和圖像相結合的問題17．（2024·海南·高考真題）一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始經(jīng)ab、bc、ca三個過程回到原狀態(tài)，已知ab垂直于T軸，bc延長線過O點，下列說法正確的是（

）A．bc過程外界對氣體做功 B．ca過程氣體壓強不變C．a(chǎn)b過程氣體放出熱量 D．ca過程氣體內(nèi)能減小【答案】AC【詳解】A．由理想氣體狀態(tài)方程pVT=C化簡可得V=Cp?T由圖像可知，圖像的斜率越大，壓強越小，故pa<pb=B．由理想氣體狀態(tài)方程pVT=C化簡可得V=Cp?T由圖像可知，圖像的斜率越大，壓強越小，故C．